способ учета электрической энергии и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ учета электрической энергии, основанный на преобразовании сигнала, пропорционального мощности в нагрузке, в последовательность информационных импульсов, осуществлении обнаружения наличия отклонений амплитуды и частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, индицировании и документировании наличия отклонений, отличающийся тем, что суммирование информационных импульсов производят постоянно для нахождения общего количества потребленной энергии, а также при отсутствии отклонений амплитуды и частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, для нахождения потребленной качественной электрической энергии и при присутствии отклонений амплитуды или частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, для нахождения потребленной некачественной электрической энергии, индицируют общее количество потребленной электрической энергии, при этом находят и индицируют процентное отношение качественной электрической энергии, соответствующей требованиям ГОСТ, к некачественной, не соответствующей требованиям ГОСТ.

2. Устройство учета электрической энергии, содержащее преобразователь электрической мощности в частоту импульсов, первое суммирующее устройство, первый индикатор, первый ключ и блок управления, причем вход напряжения преобразователя электрической мощности в частоту импульсов соединен с первым и вторым входами блока управления, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, вход которого соединен с выходом преобразователя электрической мощности в частоту импульсов, а выход - с входом первого суммирующего устройства, блок управления содержит последовательно соединенные обнаружитель отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, первый инвертор и первый вход элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока управления, последовательно соединенные обнаружитель отклонения частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, второй инвертор и второй вход элемента ИЛИ, первый и второй сигнализаторы и первое и второе регистрирующие устройства, причем входы первого сигнализатора и первого регистрирующего устройства соединены с выходом обнаружителя отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, вход которого соединен с первым входом блока управления, входы второго сигнализатора и второго регистрирующего устройства соединены с выходом обнаружителя отклонения частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, вход которого соединен со вторым входом блока управления, отличающееся тем, что содержит третий инвертор, последовательно соединенные второй ключ, второе суммирующее устройство и первый вход устройства вычисления процентного отношения, второй вход которого соединен с выходом первого суммирующего устройства, а выход - с входом первого индикатора, а также последовательно соединенные третье суммирующее устройство и второй индикатор, причем входы третьего суммирующего устройства и второго ключа соединены с выходом преобразователя электрической мощности в частоту импульсов, а управляющий вход второго ключа через третий инвертор соединен с выходом блока управления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электрическим измерениям и может быть использовано в устройствах учета электрической энергии.

Известен способ учета электрической энергии, основанный на преобразовании сигнала, пропорционального мощности в нагрузке, в последовательность информационных импульсов, осуществлении обнаружения наличия отклонений амплитуды и частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, индицировании и документировании наличия отклонений, а суммирование информационных импульсов производят только при отсутствии отклонений амплитуды и частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ (Патент РФ № 2449297, М. кл. G01R 22/00, опубл. 27.04.2012).

Известно устройство учета электрической энергии, содержащее преобразователь электрической мощности в частоту импульсов и последовательно соединенные суммирующее устройство, индикатор, ключ и блок управления, причем вход напряжения преобразователя электрической мощности в частоту импульсов соединен с первым и вторым входами блока управления, выход которого соединен с управляющим входом ключа, вход которого соединен с выходом преобразователя электрической мощности в частоту импульсов, а выход - с входом суммирующего устройства, блок управления содержит последовательно соединенные обнаружитель отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, первый инвертор и первый вход элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока управления, последовательно соединенные обнаружитель отклонения частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, второй инвертор и второй вход элемента ИЛИ, первый и второй сигнализаторы и первое и второе регистрирующие устройства, причем входы первого сигнализатора и первого регистрирующего устройства соединены с выходом обнаружителя отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, вход которого соединен с первым входом блока управления, входы второго сигнализатора и второго регистрирующего устройства соединены с выходом обнаружителя отклонения частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, вход которого соединен со вторым входом блока управления (Патент РФ № 2449297, М. кл. G01R 22/00, опубл. 27.04.2012).

Недостатком известных способа и устройства являются заниженные функциональные возможности, обусловленные тем, что учет электрической энергии происходит независимо от качества поставляемой электрической энергии. Одинаково учитывается как качественная, удовлетворяющая требованиям ГОСТ электрическая энергия, так и не удовлетворяющая им. Не осуществляется обнаружение, индикация, сигнализация и документирование наличия отклонений качества поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения раздельного учета качественной, некачественной и общей потребляемой электроэнергии с нахождением процентного отношения качественной к некачественной электроэнергии и индикации этого отношения.

Технический результат достигается тем, что в способе учета электрической энергии, основанном на преобразовании сигнала, пропорционального мощности в нагрузке, в последовательность информационных импульсов, осуществлении обнаружения наличия отклонений амплитуды и частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, индицировании и документировании наличия отклонений, дополнительно суммирование информационных импульсов производят постоянно для нахождения общего количества потребленной энергии, а также при отсутствии отклонений амплитуды и частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, для нахождения потребленной качественной электрической энергии и при присутствии отклонений амплитуды или частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, для нахождения потребленной некачественной электрической энергии, индицируют общее количество потребленной электрической энергии, при этом находят и индицируют процентное отношение качественной электрической энергии, соответствующей требованиям ГОСТ к некачественной, не соответствующей требованиям ГОСТ.

Устройство учета электрической энергии, содержит преобразователь электрической мощности в частоту импульсов, первое суммирующее устройство, первый индикатор, первый ключ и блок управления, причем вход напряжения преобразователя электрической мощности в частоту импульсов соединен с первым и вторым входами блока управления, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, вход которого соединен с выходом преобразователя электрической мощности в частоту импульсов, а выход - с входом первого суммирующего устройства, блок управления содержит последовательно соединенные обнаружитель отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, первый инвертор и первый вход элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока управления, последовательно соединенные обнаружитель отклонения частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, второй инвертор и второй вход элемента ИЛИ, первый и второй сигнализаторы и первое и второе регистрирующие устройства, причем входы первого сигнализатора и первого регистрирующего устройства соединены с выходом обнаружителя отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, вход которого соединен с первым входом блока управления, входы второго сигнализатора и второго регистрирующего устройства соединены с выходом обнаружителя отклонения частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, вход которого соединен со вторым входом блока управления, дополнительно содержит третий инвертор, последовательно соединенные второй ключ, второе суммирующее устройство и первый вход устройства вычисления процентного отношения, второй вход которого соединен с выходом первого суммирующего устройства, а выход - с входом первого индикатора, а так же последовательно соединенные третье суммирующее устройство и второй индикатор, при чем входы третьего суммирующего устройства и второго ключа соединены с выходом преобразователя электрической мощности в частоту импульсов, а управляющий вход второго ключа через третий инвертор соединен с выходом блока управления.

На чертеже представлена структурная схема устройства учета электрической энергии, где:

1 - преобразователь электрической мощности в частоту импульсов; 2, 17, 19 - суммирующие устройства; 3, 20 - индикаторы; 4, 16 - ключи; 5 - блок управления; 6 - обнаружитель отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ; 7, 10, 15 - инверторы; 8 - элемент ИЛИ; 9 - обнаружитель отклонения частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ; 11, 12 - сигнализаторы; 13, 14 - регистрирующие устройства, 18 - устройство вычисления процентного отношения.

Устройство учета электрической энергии содержит преобразователь 1 электрической мощности в частоту импульсов, первое 2 суммирующее устройство, первый 3 индикатор, первый 4 ключ и блок управления 5, причем вход напряжения преобразователя 1 электрической мощности в частоту импульсов соединен с первым и вторым входами блока управления 5, выход которого соединен с управляющим входом первого 4 ключа, вход которого соединен с выходом преобразователя 1 электрической мощности в частоту импульсов, а выход - с входом первого 2 суммирующего устройства, блок управления 5 содержит последовательно соединенные обнаружитель 6 отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, первый 7 инвертор и первый вход элемента 8 ИЛИ, выход которого является выходом блока управления 5, последовательно соединенные обнаружитель 9 отклонения частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, второй 10 инвертор и второй вход элемента 8 ИЛИ, первый 11 и второй 12 сигнализаторы и первое 13 и второе 14 регистрирующие устройства, причем входы первого 11 сигнализатора и первого 13 регистрирующего устройства соединены с выходом обнаружителя 6 отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, вход которого соединен с первым входом блока управления 5, входы второго 12 сигнализатора и второго 14 регистрирующего устройства соединены с выходом обнаружителя 9 отклонения частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, вход которого соединен со вторым входом блока управления 5, а также третий 15 инвертор, последовательно соединенные второй 16 ключ, второе 17 суммирующее устройство и первый вход устройства вычисления процентного отношения 18, второй вход которого соединен с выходом первого 2 суммирующего устройства, а выход - с входом первого 3 индикатора, а также последовательно соединенные третье 19 суммирующее устройство и второй 20 индикатор, причем входы третьего 19 суммирующего устройства и второго 15 ключа, соединены с выходом преобразователя 1 электрической мощности в частоту импульсов, а управляющий вход второго 15 ключа через третий 15 инвертор соединен с выходом блока управления 5.

Устройство учета электрической энергии функционирует следующим образом. В процессе учета электрической энергии потребляемой нагрузкой, подключенной к электрической сети, ток I и напряжение U преобразуют посредством преобразователя 1 электрической мощности в частоту импульсов, пропорциональную мощности Р=IU в нагрузке. Указанное преобразование осуществляют, например, путем непосредственного перемножения сигналов, пропорциональных току и напряжению, с последующим преобразованием сигнала произведения в частоту импульсов известными средствами.

При соответствии параметров поставляемой электрической энергии требованиям ГОСТ на выходах первого 7 и второго 10 инверторов формируются разрешающие сигналы, которые через элемент 8 ИЛИ поступают на управляющий вход ключа 4. Ключ 4 находится в открытом состоянии и обеспечивает поступление импульсов с выхода преобразователя 1 электрической мощности в частоту импульсов на вход первого 2 суммирующего устройства. Количество импульсов, подсчитанное первым 2 суммирующим устройством, пропорционально израсходованной качественной электроэнергии.

Блок 5 управления осуществляет формирование запрещающего сигнала на первый 4 ключ при обнаружении отклонения амплитуды или частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ. При наличии отклонения амплитуды поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ на выходе обнаружителя 6 отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ формируется сигнал, который приводит к снятию сигнала на выходе первого 7 инвертора и в итоге к запиранию первого 4 ключа и отпиранию второго 16 ключа. Учет поставляемой электрической энергии первым 2 суммирующим устройством прекращается, но начинается учет вторым 17 суммирующим устройством, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный израсходованной некачественной электроэнергии.

При обнаружении отклонения частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ происходит аналогичное запирание первого 4 ключа на время отклонения и отпирание второго 16 ключа.

Процентное отношение качественной потребленной электрической энергии к не качественной определяется устройством 18 вычисления процентного отношения и индицируется первым 3 индикатором.

При обнаружении отклонения амплитуды или частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ происходит индикация наличия отклонения первым 11 или вторым 12 сигнализаторами и документация первым 13 или вторым 14 регистрирующими устройствами.

Общее количество потребленной электрической энергии определяется третьим 19 суммирующим устройством и индицируется вторым 20 индикатором.

Использование способа и устройства учета электрической энергии в быту позволит производить учет общего количества потребленной электрической энергии с индикацией процентного отношения качественной к некачественной электрической энергии.